День шахтёра 2020
отмечаем здесь

Обогащение угля: фабрики эволюционируют

Обогатительная фабрика

Сегодня никто из экспертов отрасли не сомневается: будущее за обогащённым углём. Растут требования потребителей — в цене уголь без посторонних примесей.

Да и бескрайние российские просторы вкупе с железнодорожными тарифами вносят свои коррективы: перевозка пустой породы на несколько тысяч километров всё отчётливей выглядит непозволительной роскошью.

В общем, стоит ли удивляться, что в угледобывающих районах страны одна за другой появляются новые обогатительные фабрики. И это не просто дополнительные мощности, а всё более совершенные объекты.

«Был период, когда открытие обогатительной фабрики было большим и редким событием. Сейчас фабрики работают практически на всех добывающих предприятиях. Связано это с запросами рынка: растёт спрос на низкозольный продукт, значит, нужно обогащение.

Пользоваться услугами чужой фабрики становится всё менее выгодно. Поэтому сейчас темп роста обогатительных мощностей очень высок: несколько объектов обязательно находятся в стадии проектирования или строительства», — комментирует технический руководитель проектов исследований по переработке угля филиала «СЖС Восток Лимитед» в г. Новокузнецке Дмитрий Завалишин.

«Матюшинская» обогатительная фабрика

Эксперт также уточняет, что обогатительные фабрики сегодня не только строят, но и модернизируют, ведь каждый собственник заинтересован, чтобы его мощности использовались максимально рационально.

Если совершить путешествие по тому же Кузбассу, то можно увидеть не менее двух десятков таких вот новых и обновлённых фабрик. То, что они новые, видно сразу: нет гидроотвалов, труб с отходящими газами, да и вообще, такие сооружения совсем не из индустриального пейзажа прошлого века. В ЗАО «Гипроуголь» говорят, что смена эпох пошла отрасли исключительно на пользу.

Смена эпох

В 1950-х, рассказывает начальник отдела оснащения и оборудования поверхностей ЗАО «Гипроуголь» Александр Воронин, задача была чёткой и понятной: обогреть страну и обеспечить промышленность металлом — при минимуме капитальных затрат.

«Кузбасс постепенно начал заполняться шахтёрскими посёлками с террикониками, гидроотвалами, термическими сушилками с трубами отходящих газов, но, как ни странно, в это время эти сооружения отражали динамику развития промышленности и были её неотъемлемыми элементами», — отмечает специалист.

В 1960-х, когда ужас войны и разрухи постепенно отступал, приоритеты начали смещаться. В этот период уже появляются фабрики с многоступенчатой системой газоочистки, плоские породные отвалы переносятся за пределы населённых пунктов — на нарушенные другими производствами территории. Большую часть воды в этот период осветляли внутри зданий, но гидроотвалы всё равно сохранялись.

«До самого 1991 года все проектировщики работали по нормативам, указаниям, реализовывали решения Министерства угольной промышленности. У нас были свои идеи, но руки были связаны. А когда система рухнула, мы как проектировщики оказались предоставлены сами себе, начали внедрять новые решения», — говорит специалист с многолетним опытом работы, директор по обогащению угля ЗАО «Гипроуголь» Геннадий Сазыкин.

«Все действующие фабрики прошлого были запроектированы и построены в условиях жёсткой централизации нормативной базы и зачастую обезличены типовыми проектами. Кроме того, существовали жёсткие ограничения в применении металла для строительных конструкций и других дефицитных в то время материалов.

Даже лучшие обогатительные фабрики прошлых лет для коксующихся углей громоздки, на их эксплуатацию требуется большое количество обслуживающего персонала, огромное количество тепла в зимний период и электроэнергии. Гидроотвалы отходов флотации и выбросы в атмосферу от термических сушек этих предприятий наносят невосполнимый ущерб окружающей природной среде», — согласен с коллегой Александр Воронин.

Первым современным предприятием угольной промышленности Кузбасса и всей России, неким рубежом «Гипроуголь» нескромно назвал ОФ «Антоновскую» — собственное детище. Её и построили быстрее, чем было принято в те годы: на всё про всё было всего 18 месяцев вместо 4–5 лет, которые традиционно уходили на советскую фабричную стройку. Главными драйверами для совершенствования таких предприятий проектировщики назвали экономические и экологические составляющие, причём г-н Сазыкин отметил гармоничность развития отрасли: «Экология, мозги и деньги совпадают».

Обогатительные фабрики без гидроотвалов

Существенный элемент эволюции — водно-шламовая схема.

Так, рассказывая нам о работе фабрики «Краснобродская-Коксовая», специалисты с гордостью говорят, что наружных шламоотстойников на предприятии нет. Такой способ обращения с жидкими отходами, говорят здесь, — это вообще прошлый век. На «Краснобродской-Коксовой» концентрат обезвоживают с помощью вакуумного фильтра, поэтому на выходе пустая порода сухая, её можно транспортировать в отвал.

На ОФ «Распадской» мы оценили, что значит замкнутая водно-шламовая схема. Здесь очищают и вновь пускают в оборот всю жидкость, которую используют в производстве. Примечательно, что воду из природы даже не забирают: используют содержимое отстойников, очистных сооружений находящейся неподалёку шахты «Распадской». Ну, конечно, никаких гидроотвалов.

Обогатительная фабрика

А на старых фабриках, как рассказали в «Гипроугле», гидроотвалы были явлением обязательным, и ёмкость их составляла от 2 до 3 млн «кубов», и таких «ям» при предприятии появлялось несколько — по мере заполнения.

обогащение угля

«Необходимо отметить факт: лучшие технико-экономические показатели имеют те предприятия, которые оказывают наименьшее вредное воздействие на окружающую природную среду. Так, по сравнению с аналогичными по мощности действующими предприятиями ОФ «Антоновская», запроектированная без гидроотвала, без термической сушки и с укрытыми угольными складами, имеет численность трудящихся в два раза меньше, расход тепла на отопление в три раза меньше, расход электроэнергии — на 30% меньше», — привёл пример гармоничного сочетания экологии и экономики Александр Воронин.

Угольные склады — под крышей

 угольные склады

Ещё одним атрибутом современных фабрик специалисты «Гипроуголь» назвали укрытые угольные склады. Вроде бы гениальным изобретение не назовёшь: подумаешь, закрыли склад. Однако такое решение по многим параметрам сделало работу фабрики более эффективной.

Во-первых, такой склад не пылит. Геннадий Сазыкин упомянул, что в спецлитературе можно увидеть цифру 300–400 м — на такое расстояние разлетается пыль открытого склада. Эти данные специалист назвал некорректными и подчеркнул, что угольную пыль ветер разносит на километры.

складирование угля

«Площадь загрязнения от одного открытого склада угля составляет до 2 км по радиусу, а в зависимости от розы ветров до 5 км, площадь загрязнения превышает 10 млн м2, при этом потери концентрата составляют от 1 до 3% — до 500 млн руб. при 3-миллионной годовой погрузке», — поделился цифрами г-н Воронин.

Во-вторых, существенно сокращается фронт работ спецтехники. Специалисты «Гипроуголь» посчитали: для открытого склада нужно, чтобы по территории «бегали» 8–10 погрузчиков. Загрузка укрытого склада идёт ленточным конвейером, разгрузка — с помощью питателей. Да, остаются «мёртвые зоны», здесь работает напольная техника, но всего несколько единиц.

укрытые угольные склады

«Конечно, хотелось бы иметь 100% механизации склада без напольной техники, но выпускаемые зарубежными и отечественными заводами механизированные комплексы для складов очень дороги и не очень вписываются в идею укрытого склада, поскольку полезный объём при укрытии такого склада составляет 20–25%, а это предопределяет очень высокую стоимость строительной части», — отметил Александр Воронин.

Сушка угля горячей поверхностью

Эта технология скорее из списка перспективных: пока проект опытной установки реализован только на ОФ «Матюшинская», принадлежащей «Стройсервису». Но идея интересная. Смысл в том, чтобы безопасным способом уменьшить общую влажность концентрата на несколько процентов.

Логика в том, чтобы установить под рабочими ветвями скребкового конвейера электронагревательные машины. И во время контакта с нагретой поверхностью влага будет испаряться с частиц угля. А чтобы увеличить интенсивность этого процесса, разработчики предлагают установить планки перемешивания угля. По данным «Гипроуголь», при производительности от 60 до 80 тонн/час по классу крупности 0,15–2 мм испарение влаги составляет от 2,5 до 3 м куб в час.

«В новых проектах фабрик необходимо объективно сравнивать применение классических воздушных термических сушек и сушку горячей поверхностью, поскольку капитальные затраты на СГП в четыре раза меньше», — отметил Александр Воронин.

По крупицам

Обогатительная фабрика — очень водоёмкое предприятие

Отметим и ещё одну черту обогатительных фабрик, мимо которой просто невозможно пройти: на современных производствах научились извлекать даже мельчайшие частицы угля. На той же «Краснобродской-Коксовой» работают и фракцией 0–0,5 мм.

Классический метод — это, конечно же, флотация, и флотационные установки сегодня есть почти на каждой углеобогатительной фабрике.

Вообще-то, флотацию в промышленных масштабах начали применять ещё во второй половине XIX века, правда, не для угля, а для графита. В угольную промышленность эта технология полноценно пришла век спустя, ну а сегодня — уже привычное явление. Да и вообще, в настоящий момент промышленная химия идёт рука об руку с углеобогащением.

«Движущей силой активного применения различных химикатов в обогащении является экономика: предварительное обогащение бедных руд позволяет удешевить дальнейшую переработку материала, повысить стоимость концентратов и снизить сквозные потери ценного компонента. По мере вовлечения в переработку всё более бедных и сложнообогатимых руд возрастают и требования к эффективности технологий обогащения. За счёт постоянного развития химической технологии химические методы обогащения отвечают таким требованиям», — объясняет старший менеджер по продажам и технической поддержке ООО «БАСФ» Ростислав Камкин.

Названные «химикаты» — это в первую очередь флотационные реагенты. Хотя отметим, что в последнее время практически все обогатительные фабрики используют ещё и флокулянты и коагулянты для интенсификации процессов сгущения.

Можно ли говорить об эволюции в этой сфере?

Как всегда, развитие идёт по мере необходимости. Скажем, одним из наиболее популярных собирателей при обогащении углей остаётся дизтопливо — как и полвека назад. Но Ростислав Камкин уверенно говорит о совершенствовании промышленных химикатов в тех областях, где технологии встречают новые вызовы, связанные, например, с усложнением состава сырья.

«Обогатительная отрасль берёт на вооружение новые разработки в области химии, стремясь к повышению экономической эффективности. Ключевые задачи — увеличение извлечения ценного компонента, повышение селективности и экологической безопасности. К сожалению, развитие этих достоинств не ведёт к удешевлению реагентов, однако в итоге использование менее эффективной и более опасной химии обходится ещё дороже.

Одним из наших кейсов была замена флотационного собирателя на основе этоксилированных нонилфенолов на продукт, не содержащий фенольной группы. Желая соответствовать ужесточившимся требованиям Европейского экологического законодательства, один из наших клиентов обратился к нам с предложением подобрать подходящую замену применявшемуся продукту, попадающему под ограничения в соответствии с новыми экологическими нормами. В результате совместной работы подходящая замена была подобрана, и, помимо этого, клиент получил дополнительный экономический эффект за счёт повышения извлечения полезного компонента при использовании нового собирателя», — привёл пример специалист ООО «БАСФ».

Текст: Кира Истратова

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №2, 2020

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.